低電壓應(yīng)力高增益直流—直流變換器的研究.pdf

1、隨著環(huán)境問題和能源危機的加劇,近年來新型清潔能源在世界范圍內(nèi)得到了快速的發(fā)展。但由于如光伏電池、燃料電池等新型能源的輸出電壓相對較低,且不穩(wěn)定,存在較大的波動性。因此在其輸出端口通常需要一個具備升壓能力的變換器,一方面將較低的電壓升高到合適可用的電壓等級,另一方面將不穩(wěn)定的輸出電壓轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可靠的輸出。傳統(tǒng)的升壓型變換器已經(jīng)難以在這些輸入輸出電壓幅值相差較大的場合中勝任。
　　而如何在該類應(yīng)用場合中,實現(xiàn)電能高增益、高效、可靠的轉(zhuǎn)

2、換不僅成為了一個學術(shù)上的研究熱點,同時對于促進新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也具有積極的意義。本文針對上述問題,提出在Boost變換器基本拓撲網(wǎng)絡(luò)中串入合適極性受控電壓源來提高原拓撲網(wǎng)絡(luò)輸入輸出增益的思路。研究內(nèi)容主要包括:高增益拓撲組合構(gòu)建及具體拓撲電路的實現(xiàn),變換器數(shù)學模型的建立及控制系統(tǒng)設(shè)計,所提增益電路在隔離型升壓變換器中的推廣應(yīng)用以及在多電源供電場合下多路輸入變換器的拓撲推演。
　　首先,從傳統(tǒng)Boost變換器的三端口網(wǎng)絡(luò)出發(fā),根據(jù)所

3、提構(gòu)建高增益拓撲網(wǎng)絡(luò)的思路,得到了一種2倍于傳統(tǒng)Boost變換器增益的拓撲電路。在此基礎(chǔ)之上利用拓撲推演的方法,將該電路推廣到具有n倍于傳統(tǒng)Boost變換器增益的一般情況。并總結(jié)提煉出CDM(Capacitor and Diode Multiplier,CDM)增益單元的概念。研究結(jié)果表明:所提新型變換器在實現(xiàn)高增益升壓、低電壓應(yīng)力等預期目標之外,通過調(diào)節(jié)CDM單元的數(shù)量還可對增益比和器件的電壓應(yīng)力進行調(diào)節(jié)。
　　其次,針對傳統(tǒng)隔

4、離型升壓變換器中器件電壓應(yīng)力高及變壓器變比大等問題,從分析CDM單元的端口輸入輸出特性出發(fā),結(jié)合傳統(tǒng)隔離型升壓變換器拓撲組合,從理論上尋找出所提CDM單元應(yīng)用于隔離型升壓變換器中的方向。從該思路出發(fā)將所提CDM單元與3種常見的隔離型升壓變換器相結(jié)合。有效的擴展了所提CDM增益單元的應(yīng)用場合。同時文中還就隔離型升壓變換器中由變壓器漏感而引起的開關(guān)器件電壓應(yīng)力過高的問題進行了相關(guān)研究。
　　針對大功率集中式光伏發(fā)電站中,或多種能源混合

5、發(fā)電系統(tǒng)中對多路輸入DC/DC變換器的需求。采用變換器拓撲結(jié)構(gòu)推演的方法,從所構(gòu)建的2倍于傳統(tǒng)Boost變換器增益的基本高增益DC/DC變換器拓撲電路出發(fā),提出了一種具備多路輸入能力的高增益DC/DC變換器拓撲電路,該電路除了繼承原變換器輸入輸出增益高、開關(guān)器件電壓應(yīng)力低等優(yōu)點,還具備多路電源同時輸入的能力,且各路電流可控的特點,因此其較適合于多電源供電的應(yīng)用場合。
　　最后,為驗證所提變換器的工作性能及原理性分析的有效性和正確性